Зачем береза меняет цвет коры с возрастом

Анатомические этапы взросления березового ствола

Если посмотреть на однолетний сеянец повислой или пушистой березы, узнать в нем привычное белоствольное дерево практически невозможно. Стебель первогодки тонкий, красновато-бурый или темно-коричневый, покрытый мельчайшими смолистыми бородавочками. В этот период жизни растение бросает все ресурсы на быстрый вертикальный рост и укоренение, поэтому защитные ткани состоят из простой первичной кожицы (эпидермы), точно такой же, как у большинства других лиственных пород средней полосы.

Перестройка структуры покровных тканей начинается примерно на пятый или шестой год жизни дерева. Под первичной кожицей активно делится слой вторичной образовательной ткани — феллоген, или пробковый камбий. Феллоген начинает откладывать наружу клетки пробки. В полостях этих отмирающих клеток концентрируется бетулин — органическое смолистое вещество белого цвета. Постепенно бурая ювенильная кожица отшелушивается, и наружу проглядывает светлая молодая береста. К десяти годам дерево становится полностью белым.

Однако процесс метаморфоз на этом не заканчивается. Спустя несколько десятилетий, обычно к 30–40 годам, в комлевой части ствола феллоген заменяется глубокими слоями коркообразователя. Образуется ритидом — грубая наружная корка. Белая эластичная береста снизу растрескивается, теряет непрерывность и заменяется массивными черными пластами с глубокими бороздами. Выше по стволу кора остается светлой и гладкой до глубокой старости дерева.

Физика и биохимия белизны ствола

В живой природе белый цвет практически никогда не создается минеральными отбеливателями. У березы белый оттенок обусловлен тритерпеновым спиртом бетулином. Химически бетулин представляет собой кристаллическое смолистое соединение, нерастворимое в воде. Когда пробочные клетки завершают свое развитие, их живое содержимое отмирает, а мембраны и внутренние полости заполняются микроскопическими кристаллами этого спирта. Доля бетулина в сухой массе верхних слоев бересты может достигать от 20 до 40 процентов в зависимости от вида березы и региона произрастания.

Кристаллы бетулина хаотично рассеивают падающие солнечные лучи всех длин волн видимого диапазона спектра. В сочетании с микропузырьками воздуха внутри полостей мертвых клеток возникает эффект полного диффузного отражения. Глаз человека и оптические приборы воспринимают эту поверхность как ярко-белую. Кора березы работает как качественное матовое зеркало, возвращающее в окружающее пространство до 70-80 процентов падающей солнечной радиации.

Главный враг дерева — мартовское солнце

Главная опасность для северных лиственных деревьев зимой кроется вовсе не в сильных морозах, а в резких суточных перепадах температуры. В конце зимы и начале весны, когда земля еще глубоко проморожена, а воздух остается морозным (минус 10 или 15 градусов Цельсия), солнце уже поднимается высоко и светит чрезвычайно ярко. Ситуацию усугубляет белый снежный покров, работающий как гигантский отражатель и удваивающий поток солнечной энергии на стволы.

Темная кора осины, дуба или тополя на южной стороне ствола под прямыми солнечными лучами способна раскаляться до плюс 15-20 градусов Цельсия даже в сильный мороз. Живые клетки камбия под такой корой преждевременно выходят из состояния зимнего покоя, оттаивают и начинают дыхание. Однако ночью температура мгновенно падает обратно до глубокого минуса. Влага в активизировавшихся тканях моментально замерзает, превращаясь в острые кристаллы льда, которые разрывают клеточные стенки и кору. Так образуются морозобоины — тяжелые продольные трещины ствола, через которые затем проникают споры дереворазрушающих грибов.

Белая береста полностью решает эту климатическую проблему. Отражая почти всю солнечную радиацию, березовый ствол в мартовский полдень нагревается лишь на несколько десятых градуса выше температуры окружающего воздуха. Внутренние ткани камбия продолжают крепко спать до стабильного весеннего потепления, исключая риск термического шока и разрыва древесины.

Зачем бересте черные полоски и почему старый комль темнеет

Гладкая белая береста — герметичный природный чехол. Она насыщена смолами и суберином, поэтому совершенно не пропускает воду и газы. Если бы ствол был покрыт сплошной белой пленкой, живые клетки под ним попросту задохнулись бы без кислорода. Для газообмена береза формирует специальные органы — чечевички. Это те самые поперечные темно-серые или черные черточки, покрывающие белый ствол.

Чечевички состоят из рыхло расположенных клеток с крупными межклетниками, сквозь которые воздух свободно проникает к камбию и флоэме. Зимой чечевички закупориваются особым смолистым слоем, защищая внутренность дерева от высушивания морозным воздухом, а весной открываются снова. С возрастом ствола чечевички растягиваются в длину, превращаясь в темные штрихи.

Потемнение и огрубение нижней трети ствола у взрослых берез выполняет совершенно иную биологическую задачу. Старое дерево имеет тяжелую крону и страдает от механических повреждений у земли: ударов ветвей, наледи, воздействия копытных животных и низовых пожаров. Тонкая эластичная береста бессильна против огня низового пала травы, ведь сам по себе бетулин прекрасно горит из-за обилия смол. Поэтому внизу дерево наращивает массивную корку, напоминающую броню, которая не боится огня и зубов грызунов.

Дополнительные защитные свойства бетулина

Бетулин защищает березу не только от солнечных ожогов. Это мощнейший природный антисептик и фунгицид. Ни бактерии, ни плесневые грибки не способны развиваться на чистой бересте. В упавшем березовом бревне древесина часто полностью истлевает в труху за два-три года, а тонкая наружная берестяная трубочка остается абсолютно целой и прочной на протяжении десятилетий.

Кроме того, горьковатый смолистый привкус бетулина отпугивает насекомых-вредителей и стволовых паразитов. Дереву не требуется тратить питательные вещества на постоянное обновление защитной пленки, ведь кристаллы бетулина химически стабильны и не разрушаются под воздействием дождевой влаги или атмосферного кислорода.